铌酸锂超光学

     在过去的十年中，超光学领域受到了巨大的推动，这是因为人们迫切需要实现超紧凑光子器件来塑造和操纵光学电磁辐射。前缀“meta”在希腊语中的意思是“之后”，但目前在科学和技术中主要用于“超越”的含义，它概括了这一研究领域的使命：即推动光学器件的能力和集成超越传统的光学器件（如透镜、反射镜、滤光片、非线性晶体）。其核心的关键的赋能平台是光学超表面，即基于电磁耦合纳米结构（即超元胞）工程集成的亚微米厚度器件，它有望补充和丰富光学和光子学中已有的一套体系。这一振奋人心构想实现的基础是，通过单个超元胞及其系综配置的组合设计，可以极大地调整超表面的光学特性。特别地，光学超表面可以被设计为同时具有多种基本光学功能，例如在单个超薄器件中的偏振和波前控制。这对于需要高度集成的光子应用具有非常重要的意义，例如超小型激光腔（例如，垂直腔表面发射激光器），甚至可以应用于波导。特别是，铌酸锂晶体（LiNbO3）已经是集成光子学的主要材料，由于其大的电光系数和二阶非线性响应以及从可见光到中红外的宽透明窗口，在新型超光学元件方面显示出巨大的前景。纳米制造技术的最新发展标志着LiNbO3平台小型化的一个新里程碑，从而实现了基于LiNbO3的超表面的首次演示。这些开创性的工作为实现超薄单片非线性光源、相关光子对的高效量子源以及电光调制器奠定了坚实的基础。

       近日，意大利米兰理工大学物理系Michele Celebrano等人回顾了该领域的最新进展，提供了基于LiNbO3材料的超表面在光转换和量子光学方面的潜在应用的观点。同时作者也LiNbO3平台可能存在局限性问题进行了批判性评估。相对于其他材料，LiNbO3具有几个无可置疑的优点，最显著的优点是其广泛的透明度范围及其多功能性。尽管如此，一些应用可能会受到其相对低的折射率的影响。但作者始终相信，目前存在的问题将会得到逐步的解决。相关研究工作发表在《ACS Photonics》上。（丁雷）

     文章链接：Lithium Niobate meta-Optics,Anna Fedotova et al. ACS Photonics(2022). https://doi.org/10.1021/acsphotonics.2c00835.